Laboratoires internationaux - Accueil

Campagne Doctorat international 2015
Volet : Partenariats renforcés
« Laboratoires internationaux »
Proposition du porteur du laboratoire international
Le dossier est à déposer en ligne au plus tard le 21 juin 2015
A.
INFORMATIONS GENERALES / GENERAL
INFORMATION
Laboratoire international / International laboratory :
Nom du laboratoire
international / Name of the
laboratory:
Référent scientifique / Scientific
coordinator (UBx/UBM) :
Aquitaine Euskadi Group for Innovation in Research
ÆGIR
Nom / name: Olivier Cahuc
Email / email:
[email protected]
Laboratoire / laboratory : I2M
Projet doctoral / doctoral project:
Sujet proposé (titre de la thèse)
/ subject (thesis title):
Etude des couplages thermomécaniques et microstructuraux
d’un alliage de titane au cours du soudage FSW.
Directeur de thèse / thesis
director:
Nom / name: Éric Lacoste
Université partenaire, Pays /
Partner university, country:
Codirecteur de thèse
(Université partenaire) / cosupervisor (partner University)
Email / email: [email protected]
Laboratoire / laboratory: I2M
Q Autorisé à diriger une thèse (titulaire de l’HDR ou d’une ADT) /
Authorized to supervises doctoral studies (HDR / ADT) oui
Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea
UPV/EHU
Nom / name: Frank Girot
Email / email: [email protected]
Laboratoire / laboratory: ETSI (Ecole Technique Supérieure
d’Ingénierie de l’Université du Pays Basque) Bilbao
Q Autorisé à diriger une thèse) / Authorized to supervises doctoral
studies oui
Ecole doctorale de rattachement / affiliated doctoral school:
£ Droit
£ EES
£ MH
£ MI
£ SC
£ SE
£ SP2
£ SPI
£ SVS
Q SPI
Date prévisionnelle du démarrage du projet doctoral/ : provisional starting date of the project
Septembre 2015.
Date prévisionnelle de fin du projet doctoral / expected ending date of the project:
Septembre 2019.
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B. PROJET DOCTORAL / DOCTORAL PROJECT
2 pages max.
Mots-clés /Keywords : friction stir welding, titane, couplage thermomecaniques et microstructuraux, histoire
métallurgique
Description de la destination d’accueil et résumé du projet doctoral proposé / Description of the partner
institution and summary of the doctoral project
Ce projet doctoral est porté par l’Université de Bordeaux (Département MPI de l’I2M) et Université du Pays Basque
(UPV/EHU) autour de la thématique du soudage FSW.
Dans une démarche d’allègement des structures aéronautiques, le soudage des alliages métalliques non ferreux offre une
alternative au boulonnage ou au rivetage traditionnel, en permettant de pallier les inconvénients majeurs de ces techniques
: jonction hétérogène, ajout de masse par superposition de matière, concentration de contraintes au niveau des trous
pénalisante pour la tenue en fatigue. L’utilisation du soudage se traduit par un gain de poids ainsi qu’une réduction des
coûts de fabrication potentiellement intéressante. Dans ce contexte, le soudage par frottement malaxage ou Friction Stir
Welding, apparaît particulièrement prometteur. Ce procédé a pour principal avantage de pouvoir assembler les matériaux
à l’état solide, et d’éviter ainsi les défauts de solidification associés aux procédés de soudage conventionnels par fusion
locale du matériau (soudage à l’arc, soudage laser), il permet aussi d’éviter les brûlures dans la ZAT. L’un des points forts
du soudage FSW est qu’il permet de conserver au niveau du joint soudé de bonnes propriétés mécaniques, en statique
comme en fatigue, par rapport à la plupart des procédés traditionnels, en lien direct avec la microstructure résultante dudit
joint.
On peut distinguer plusieurs zones au sein de la soudure dans lesquelles l'évolution microstructurale est contrôlée par
l'interaction complexe entre la déformation plastique, la restauration, la recristallisation ainsi que les évolutions
microstructurales des phases α et β du titane. Bien que les microstructures résultant des sollicitations thermomécaniques
liées au procédé de soudage par FSW soient maintenant assez bien connues pour de nombreux alliages, le détail des
mécanismes aboutissant à ces microstructures, ainsi que la relation entre ces microstructures et les propriétés mécaniques
des joints soudés ne sont pas encore maîtrisés. Par conséquent, l’objectif principal de la thèse est de comprendre et de
modéliser l’évolution des microstructures au cours du procédé. Le travail se décomposera en 3 parties principales :
Après une recherche bibliographique, la première phase de l’étude sera consacrée à la réalisation des éprouvettes en
TA6V qui serviront de base à l’étude. Une instrumentation thermique (thermocouples) sera réalisée pour avoir des
informations sur l’histoire thermique du matériau. Les évolutions de la microstructure au sein des cordons de soudure
seront étudiées à l’aide de différentes techniques métallographiques (microscopie électronique à balayage et cartographie
d'orientations par EBSD notamment), afin de quantifier et d’identifier précisément les différents mécanismes mis en jeu
dans les différentes zones de la soudure et en particulier dans le noyau qui constituera le cœur de cette étude.
La seconde phase consistera à décrire et modéliser les évolutions microstructurales du noyau par des lois cinétiques
prenant en compte l'influence des sollicitations thermomécaniques. Les modèles devront en particulier prendre en compte
Les principaux mécanismes métallurgiques impliqués, la recristallisation et les transformations de phase.
La troisième partie sera consacrée à la validation du modèle. Il s’agira d’intégrer les modèles métallurgiques dans les
modélisations EF multi échelle et les modèles théoriques qui existent dans la littérature. Les résultats de ces modèles
couplés seront confrontés à ceux obtenus expérimentalement pour différentes paramètres opératoires. Cette phase sera
complétée par des essais sur une machine de soudage industrielle pour valider nos modèles.
Le candidat devra donc avoir de fortes compétences dans le domaine de la modélisation numérique et de la métallurgie.
Indiquer le planning des activités de recherche / Please indicate a planning of the research activities
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Etude bibliographique (procédé FSW appliqué aux alliages de titane et modélisation du procédé FSW) (mois 1 à
3 - France)
Réalisations des éprouvettes d’essais et instrumentation thermique (mois 3 à 6 - Espagne)
Observations métallurgiques et microstructurales de joints soudés, analyse et identifications des mécanismes
métallurgiques (mois 6 à 12 - Espagne)
Modélisation des évolutions microstructurales (mois 12 à 24 - France)
3
·
Couplage thermomécanique et métallurgique pour la validation du modèle métallurgique (mois 24-30 - Espagne
et 24 à 30 - France)
Préciser la période prévisionnelle de la mobilité internationale
international mobility
/ Specify the provisional period for the
Le candidat sera amené à pérenniser les étroites collaborations entre les deux laboratoires. Pour des raisons logistiques et
scientifiques UB sera l’Université de rattachement pendant les deux premières années de la thèse et l’UPV sera alors
l’Université d’accueil pour la dernière année de thèse. Bien-entendu, les tuteurs universitaires des deux universités
apporteront un soutien constant au candidat qu’il soit en France ou Espagne.
Préciser les résultats attendus et contributions réciproques / Specify the expected results and mutual
contributions
L’objectif de ce projet doctoral est de comprendre et simuler l’évolution microstructurale du Titane pendant son soudage
au moyen du procédé FSW. A l’issue de sa thèse le candidat devra être en mesure de fournir une modélisation de
l’évolution microstructurale du noyau au cours du soudage FSW d’un alliage de titane.
Pour les observations et la modélisation métallurgique, l’étudiant aura à sa disposition les moyens des deux Universités
(MEB, plateforme Placamat, matériels de l’UPV/EHU.). Les éprouvettes d’essai seront élaborées en Espagne.
Indiquer si nécessaire toute information susceptible d’apporter un éclairage supplémentaire sur le projet / Please
also indicate here any other information that can clarify the project.
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CONTACT
[email protected]
T. 05 40 00 24 65
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